气举工作筒的制作方法

本发明涉及石油天然气气举生产技术领域，尤其涉及一种气举工作筒。

背景技术：

油井生产过程中，随着地层压力下降无法自喷生产，气举采油是一种行之有效的机械采油方法；气举采油是将高压天然气(或氮气、二氧化碳等气体)注入油井套管，气体通过气举阀进入油管，降低井液密度，恢复自喷的采油方式。目前常用气举阀实现气举采油，气举工作筒作为一种油田常用的采油井下工具，通常用来安装、固定、密封气举阀。气举阀的作用如下：气举阀安装在气举工作筒上后，用于控制注气和注气量，高压气举气通过气举阀孔进入油管，达到举升井液的目的，从而有效的延长了油井的生产时间。

油田超深井通常采用酸化压裂的方法达到增产目的，具体地，压裂是将地层压开后，注入支撑剂，增加地层的孔隙度和渗透率；酸化是将酸液计入地层，酸液沿裂缝流动，酸液对裂缝壁面的岩石进行化学溶蚀，达到改善储集层物性，使油井增产。因此，油田超深井用气举工作筒的工作液中富含硫化氢、二氧化碳等酸性气体，同时，气举工作筒不仅需要承受常规作业载荷，还承受压裂等作业的冲击载荷。然而，现有的偏心投捞式气举工作筒和固定式气举工作筒各个部件是采用焊接和锻造连接的，且在表面上设有垂直的贯穿孔，存在应力集中和组织缺陷，因此，现有的气举工作筒的抗拉强度无法满足油田超深井压裂酸化需求。

技术实现要素：

本发明提供一种气举工作筒，大幅度的提高了气举工作筒的抗拉强度，满足了超深井压裂酸化的措施工艺要求。

本发明提供一种由整体圆钢件加工制成的气举工作筒，用于安装固定气举阀，包括：本体和阀袋；

所述本体包括：用于构成所述阀袋的上椭圆体和下椭圆体、用于分别与油管或钻杆相连的上接头和下接头、用于所述在气举阀和所述油管之间形成注气通道的进气孔、贯通孔和筒体；

其中，所述贯通孔位于所述上椭圆体内，且所述贯通孔的轴向与所述筒体的轴向平行；

所述上椭圆体位于所述筒体的外壁的上部分，所述下椭圆体位于所述筒体的外壁的下部分，且所述上椭圆体与所述下椭圆体位于同一轴线上；

所述上接头位于所述筒体的一端，所述下接头位于所述筒体的另一端。

在本发明的一实施例中，所述进气孔的轴线与与所述筒体的轴线之间的夹角大于0度，且小于90度。

在本发明的一实施例中，所述下椭圆体上设置有用于固定密封所述气举阀的丝扣；所述丝扣用于与所述气举阀的出气端连接。

在本发明的一实施例中，所述圆钢件为CrMo合金钢件。

在本发明的一实施例中，所述上接头为钻杆扣或者油管扣。

在本发明的一实施例中，所述下接头为钻杆扣或者油管扣。

在本发明的一实施例中，所述上接头的内径大于等于73mm。

在本发明的一实施例中，所述下接头的内径大于等于73mm。

在本发明的一实施例中，还包括：防腐蚀层，所述防腐蚀层覆盖在所述筒体、所述上椭圆体和所述下椭圆体的外表面。

本发明提供的气举工作筒，其中，由整体圆钢件加工制成的气举工作筒，用于安装固定气举阀，包括：本体和阀袋；本体包括：用于构成阀袋的上椭圆体和下椭圆体、用于分别与油管或钻杆相连的上接头和下接头、用于在气举阀和油管之间形成注气通道的进气孔、贯通孔和筒体；其中，贯通孔位于上椭圆体内，且贯通孔的轴向与筒体的轴向平行；上椭圆体位于筒体的外壁的上部分，下椭圆体位于筒体的外壁的下部分，且上椭圆体与下椭圆体位于同一轴线上；上接头位于筒体的一端，下接头位于筒体的另一端。通过将气举工作筒设置为整体结构，且贯通孔的轴向与筒体的轴向平行，无应力集中和组织缺陷，故受力均匀，能够承受更高的抗拉强度，克服了现有气举工作筒复杂作业过程中易变形断裂的缺陷，满足了超深井压裂酸化的措施工艺要求。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明第一实施例的气举工作筒的结构示意图；

图2为本发明第一实施例的气举工作筒A-A向的剖面结构示意图；

图3为本发明第一实施例的气举工作筒B-B向的剖面结构示意图；

图4为本发明第三实施例的气举工作筒的结构示意图；

图5为本发明第四实施例的气举工作筒的结构示意图。

附图标记说明：

11：本体；

12：阀袋；

111：上椭圆体；

112：下椭圆体；

113：上接头；

114：下接头；

115：进气孔；

116：贯通孔；

117：筒体；

118：丝扣。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明第一实施例的气举工作筒的结构示意图，图2为本发明第 一实施例的气举工作筒A-A向的剖面结构示意图，图3为本发明第一实施例的气举工作筒B-B向的剖面结构示意图。结合图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种由整体圆钢件加工制成的气举工作筒，用于安装固定气举阀，该气举工作筒包括：本体11和阀袋12；本体11包括：用于构成阀袋12的上椭圆体111和下椭圆体112、用于分别与油管或钻杆相连的上接头113和下接头114、用于在气举阀和油管之间形成注气通道的进气孔115、贯通孔116和筒体117。

其中，贯通孔116位于上椭圆体111内，且贯通孔116的轴向与筒体117的轴向平行；上椭圆体111位于筒体117的外壁的上部分，下椭圆体112位于筒体117的外壁的下部分，且上椭圆体111与下椭圆体112位于同一轴线上；上接头113位于筒体117的一端，下接头114位于筒体117的另一端。

在本实施例中，在制造过程中，由整体圆钢件加工制成的气举工作筒经过高温热轧处理成型和三次调质处理，区别于现有的偏心投捞式气举工作筒和固定式气举工作筒的一次调质处理，使硬度等指标达到设计的要求。具体的，材料选择和制造按NACE MRO175/ISO151556选材标准，保证了选材合格，制作过程也严格按照NACE MRO175的工艺制造要求加工。

在本实施例中，可以理解的是，上椭圆体111可以与下接头114位于筒体117的同一端，下椭圆体112与上接头113位于筒体117的另一端。

可选地，阀袋12的形状为柱状空腔，形状大小与气举阀的出气端适配，具体地，阀袋12上具有内螺纹，用于安装气举阀的出气端。

可选地，进气孔115可以为柱状，可以理解的是，本实施例中，并不对进气孔115的具体形状做具体限定。

另外，贯通孔116是为了便于气举阀的安装，且对气举阀起到保护作用，避免气举阀在油田超深井的作业过程中碰撞、损坏。

本实施例提供的一种由整体圆钢件加工制成的气举工作筒，用于安装固定气举阀，包括：本体和阀袋；本体包括：用于构成阀袋的上椭圆体和下椭圆体、用于分别与油管或钻杆相连的上接头和下接头、用于在气举阀和油管之间形成注气通道的进气孔、贯通孔和筒体；其中，贯通孔位于上椭圆体内，且贯通孔的轴向与筒体的轴向平行；上椭圆体位于筒体的外壁的上部分，下椭圆体位于筒体的外壁的下部分，且上椭圆体与下椭圆体位于同一轴线上； 上接头位于筒体的一端，下接头位于筒体的另一端。通过将气举工作筒设置为整体结构，且贯通孔的轴向与筒体的轴向平行，使得气举工作筒的各个部件之间无需焊接、锻造等工艺，也没有表面上的垂直贯穿孔，材料组织结构未被改变，无应力集中和组织缺陷，故受力均匀，能够承受更高的抗拉强度，克服了现有气举工作筒复杂作业过程中易变形断裂的缺陷，满足了超深井压裂酸化的措施工艺要求。

进一步地，在本发明第一实施例的技术方案的基础上，本发明第二实施例提供一种由整体圆钢件加工制成的气举工作筒，用于安装固定气举阀，包括：本体11和阀袋12，本体11包括：用于构成阀袋12的上椭圆体111和下椭圆体112、用于分别与油管或钻杆相连的上接头113和下接头114、用于在气举阀和油管之间形成注气通道的进气孔115、贯通孔116和筒体117。贯通孔116位于上椭圆体111内，贯通孔116的轴向与筒体117的轴向平行；上椭圆体111位于筒体117的外壁的上部分，下椭圆体112位于筒体117的外壁的下部分，且上椭圆体111与下椭圆体112位于同一轴线上；上接头113位于筒体117的一端，下接头114位于筒体117的另一端。且进气孔115的轴线与筒体117的轴线之间的夹角大于0度，且小于90度。

在本实施例中，具体的，进气孔115采用特殊的斜穿孔工艺加工形成，进气孔115与筒体117不垂直的设置降低了加工过程中产生的应力集中，提高了抗拉强度。

可选地，圆钢件为CrMo合金钢件。

图4为本发明第三实施例的气举工作筒的结构示意图，如图4所示，在本发明第一实施例和第二实施例的技术方案的基础上，下椭圆体112上设置有用于固定密封所述气举阀的丝扣118；丝扣118用于与气举阀的出气端连接。

具体地，气举阀用丝扣118和阀袋12相连，不仅起到密封、固定气举阀的作用，还便于安装和拆卸。

具体的，该气举工作筒的工作原理为：通过上接头113和下接头114连接钻杆或者油管，将气举阀的出气端通过丝扣118连接到阀袋12内，气举阀的另一端安装在贯通孔116内，气举阀内的高压气举气可以通过进气孔115进入筒体117的内腔，达到举升油液的目的，满足超深井压裂酸化等措施作 业排液工艺需求。

本实施例提供的一种由整体圆钢件加工制成的气举工作筒，用于安装固定气举阀，包括：本体和阀袋；本体包括：用于构成阀袋的上椭圆体和下椭圆体、用于分别与油管或钻杆相连的上接头和下接头、用于在气举阀和油管之间形成注气通道的进气孔、贯通孔和筒体；其中，贯通孔位于上椭圆体内，且贯通孔的轴向与筒体的轴向平行；上椭圆体位于筒体的外壁的上部分，下椭圆体位于筒体的外壁的下部分，且上椭圆体与下椭圆体位于同一轴线上；上接头位于筒体的一端，下接头位于筒体的另一端。通过将气举工作筒设置为整体结构，且贯通孔的轴向与筒体的轴向平行，使得气举工作筒的各个部件之间无需焊接、锻造等工艺，也没有表面上的垂直贯穿孔，材料组织结构未被改变，无应力集中和组织缺陷，故受力均匀，能够承受更高的抗拉强度，克服了现有气举工作筒复杂作业过程中易变形断裂的缺陷，满足了超深井压裂酸化的措施工艺要求。

图5为本发明第四实施例的气举工作筒的结构示意图，如图5所示，本实施例提供一种由整体圆钢件加工制成的气举工作筒，用于安装固定气举阀，包括：本体11和阀袋12；本体11包括：用于构成阀袋12的上椭圆体111和下椭圆体112、用于分别与油管或钻杆相连的上接头113和下接头114、用于在气举阀和油管之间形成注气通道的进气孔115、贯通孔116和筒体117。贯通孔116位于上椭圆体111内，贯通孔116的轴向与筒体117的轴向平行；上椭圆体111位于筒体117的外壁的上部分，下椭圆体112位于筒体117的外壁的下部分，且上椭圆体111与下椭圆体112位于同一轴线上；上接头113位于筒体117的一端，下接头114位于筒体117的另一端。上接头113为钻杆扣或者油管扣，下接头114为钻杆扣或者油管扣。

可选地，上接头113可以为钻杆扣，用于与钻杆相连，下接头114可以为油管扣，用于与油管相连。

可选地，上接头113可以为油管扣，用于与油管相连，下接头114可以为钻杆扣，用于与钻杆相连。

可选地，上接头113的内径大于等于73mm。

可选地，下接头114的内径大于等于73mm。

具体地，钻杆扣的形状和尺寸要与其连接的钻杆配套。

具体地，油管扣的形状和尺寸要与其连接的油管配套。

在本实施例中的气举工作筒，由于上接头113和下接头114可以和钻杆、油管组合使用，可直接与钻杆与油管连接，能够有效地提高超深井油田作业的时效。

进一步地，在上述实施例的技术方案的基础上，气举工作筒，还包括：防腐蚀层(图中未示出)，防腐蚀层覆盖在筒体117、上椭圆体111和下椭圆体112的外表面。

具体的，防腐蚀层(图中未示出)是对筒体117、上椭圆体111和下椭圆体112的外表面通过高压喷涂和渗氮处理。另外，本实施例中还对筒体117、上椭圆体111和下椭圆体112的内部高压喷涂和渗氮处理，使气举工作筒的抗酸性介质腐蚀性能达到设计要求，进一步地防止了超深井的井液中硫化氢和二氧化碳对气举工作筒的腐蚀，满足了超深井压裂酸化等措施工艺要求。

本实施例提供的由整体圆钢件加工制成的气举工作筒，用于安装固定气举阀，包括：本体和阀袋；本体包括：用于构成阀袋的上椭圆体和下椭圆体、用于分别与油管或钻杆相连的上接头和下接头、用于在气举阀和油管之间形成注气通道的进气孔、贯通孔和筒体；其中，贯通孔位于上椭圆体内，贯通孔的轴向与筒体的轴向平行；上椭圆体位于筒体的外壁的上部分，下椭圆体位于筒体的外壁的下部分，且上椭圆体与下椭圆体位于同一轴线上；上接头位于筒体的一端，下接头位于筒体的另一端。本实施例通过将气举工作筒设置为整体结构，且贯通孔的轴向与筒体的轴向平行，使得气举工作筒的各个部件之间无需焊接、锻造等工艺，也没有表面上的垂直贯穿孔，材料组织结构未被改变，无应力集中和组织缺陷，故受力均匀，能够承受更高的抗拉强度，克服了现有气举工作筒具体作业过程中易变形断裂的缺陷，且通过设置防腐蚀层，更进一步地提高了抗酸性介质腐蚀的性能，因此本实施例提供的气举工作筒满足超深井压裂酸化的措施工艺要求。

上述实施例提供的气举工作筒经西安摩尔石油工程实验室有限公司检验试验中心依据《ASTM A 751-2011标准》和《ASTM A370-2012标准》要求分别对其化学成分和拉伸性能进行评价，抗拉强度达到1000KN以上，其他指标也全部达到标准要求。依据美国防腐蚀工程师协会《NACE TM0117-2005标准》进行抗硫物应力开裂性能评价试验，用标准A溶液H₂S+CO₂，其中 H₂S的浓度为16.8×10⁴mg/m³，其余的为CO₂，试验720小时后无断裂、裂纹，工作筒达到标准要求，满足压裂酸化施工工作液环境下使用需求。

本发明第五实施例中提供一种气举工作系统，包括气举阀和气举工作筒，其中，气举阀的出气端安装在气举工作筒的下椭圆体112中，气举阀的另一端插入上椭圆体111中，气举阀通过进气孔115与气举工作筒的贯通孔相连通。

其中，气举工作筒可以为本发明第一实施例、第二实施例、第三实施例和第四实施例中的气举工作筒，其实现原理和有益效果相类似，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。